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再生铝的精炼除杂之“组织控制与变质处理”
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今天带大家继续了解有关再生铝的精炼除杂，今天要介绍的是其有关组织控制和变质处理方面的问题。
组织控制与变质处理
1、亚共晶和共晶型铝硅合金的变质处理
铝硅合金共晶体中的硅相在自发生长条件下会长成片状，甚至出现粗大的多角形板状硅相，这些形态的硅相将严重的割裂Al基体，在Si相的尖端和棱角处引起应力集中，合金容易沿晶粒的边界处，或者板状Si本身开裂而形成裂纹，使合金变脆，机械性能特别是延伸率显著降低，切削加工功能也不好。为了改变硅的存在状态，提高合金的力学性能，长期以来一直采用变质处理技术。
2、变质元素
对共晶硅有变质效果的元素有：钠（Na），锶（Sr），硫（S），镧（La），铈（Ce），锑（Sb），碲（Te）等。目前研究主要集中在钠，锶，稀土等几种变质剂上。
（1）钠变质（Na）
钠是最早而最有效的共晶硅变质元素，加入方式有金属钠，钠盐及碳酸钠三种。
金属钠最初采用的变质剂是金属钠，钠的变质效果最佳，可以有效的细化共晶组织，加入较小的量（约0.005%～0.01%），即可把共晶硅相从针状变质成为完全均匀的纤维状。但采用金属Na变质存在一些缺点，首先变质温度为740℃，已接近钠的沸点（892℃），因此铝液容易沸腾，产生飞溅，促使铝液氧化吸气，操作不安全。其次，钠比重小（0.97），变质时富集在铝液表面层，使上层铝液变质过度，底部则变质不足，变质效果极不稳定。同时，钠极易与水气反应生成氢气，增加铝液的含气量。钠化学性质非常活泼，在空气中极易和氧气等反应，一般要浸泡在煤油中保存，在使用前必须除去煤油，这也是一件难度很大的事情，但不除去又会给铝液中带入气体和夹杂。
钠盐。生产中一般应用的变质剂是含NaF等卤盐的混合物，利用钠盐和铝反应生成钠而起变质作用。但这些钠盐极易带入水气，会增大合金吸气氧化倾向，同时这些钠盐对环境具有腐蚀作用，对身体健康有损害。
碳酸钠。以碳酸钠为主的变质剂是应克服采用上述钠盐变质的环保问题而开发的无公害变质剂。也即利用碳酸钠和铝、镁在高温下反应，生成钠而起到变质作用，此反应过程和反应产物都是无毒的。同样，这类无公害变质剂也存在着吸水而增加铝合金吸气氧化倾向的问题。
采用钠变质还有一个不容忽视的缺点，就是变质效果维持时间短，是一种非长效变质剂。钠盐变质剂的有效期只有30min～60min，超过此时间，变质效果自行消失，温度愈高，失效愈快。因此，要求变质过的铝液必须在短时间内用掉，重熔时，必须重新变质。而且，精确控制钠变质的过程是比较困难的，所以目前钠变质正逐渐被一些长效变质方法所取代。
（2）锶变质（Sr）
锶（Sr）是一种长效变质剂，变质效果与钠相当，且不存在钠变质的缺点，是颇有应用前途的变质剂。英国、荷兰等国从20世纪80年代初就开始推广应用锶（Sr）变质方法。目前，对于锶变质，国内外做了不少研究，中国使用锶（Sr）代替钠或钠盐的规模也在日益扩大。
锶变质有如下优点：①变质效果良好，有效期长；②变质过程，无烟、无毒，不污染环境，不腐蚀设备、工具，不损害健康，操作方便；③易获得满意的力学性能；④回炉料有一定的重熔变质效果；⑤铸件成品率高，综合经济效益显著。但是，实践表明，变质后的合金易产生缩松，增加铸件的针孔度，降低合金的致密性，出现力学性能衰退的现象。
（3）锑变质（Sb）
锑（Sb）可使共晶硅由针状变为层片状。为获得层片状，其最佳加入范围通常为0.15%～0.2%。它的变质效果不如钠和锶。加锑变质一个突出优点是变质时间长（8小时以上）。锑的熔点630.5℃，密度为6.68g/cm?，所以，比较容易控制锑含量，不易造成变质不足和过变质现象，也不增大铝液的吸气与氧化夹杂倾向。但它的变质效果受冷却速度的影响较大，对金属型和冷却较快的铸件有较好的变质效果，但对缓冷的厚壁砂型铸件变质效果不明显，使用上受到一定限制。
（4）碲变质（Te）
碲（Te）是中国研究成功的变质剂。碲变质的作用和锑变质相似，是促使硅以片状分枝方式被细化，而不能变为纤维状，变质效果比锑强。其变质效果具有长效性，变质后经8小时或重熔效果不变。同样的，它的变质效果受冷却速度的影响也较大。
（5）钡变质（Ba）
钡对共晶硅具有良好的变质作用。与钠，锶，锑相比较，钡的变质效果比较长效，加入量范围宽，加入0.017%到0.2%的钡，都能获得良好的变质组织。加入钡后，合金的抗拉强度明显提高，连续重熔，变质效果仍能保持，变质效果令人满意。采用钡变质的不足之处是对铸件的壁厚敏感性大，对厚壁铸件的变质效果差，为了获得良好的变质效果，必须快冷。同时，钡对氯化物敏感，一般不用氯气或氯盐来精炼。
（6）稀土变质
稀土在铝及铝合金中应用较早的国家是德国，德国早在第一次世界大战期间就成功的使用了含稀土的铝合金。稀土元素可以达到与钠、锶相似的变质效果，即可使共晶硅由片状变成短棒状和球状，改善合金的性能。而且稀土的变质作用具有相对长效性和重熔稳定性，其变质效果可维持5～7小时，经对La变质寿命进行检验，含La0.056%的变质合金，经反复熔化-凝固10次仍有变质效果。
稀土由于其化学性质的活泼性，极易与O2、N2、H2等发生反应，从而起到脱氢、脱氧、去氧化皮等作用，因而可以净化铝液。
总之，稀土在Al-Si合金中兼有精炼和变质的双重效果，变质效果具有相当长效性和重熔稳定性。稀土元素的加入提高了合金的流动性，改善了合金的铸造性能，优化了合金的内在质量。还有一个最大的优点就是加入稀土不产生烟气，对环境不造成污染，顺应了时代发展的需要。
好了，今天的介绍就到这里，那如果有想要更多了解铝友们，欢迎拨打咨询热线：021-51078641.或者点击在线客服咨询，悦昕期待您的来电哦
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